Лесообразующие виды и микробная трансформация парниковых газов в почве

• Автор: Меняйло, Олег Владимирович
• Шифр специальности: 03.00.16, 03.00.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 295 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ Стр.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Процессы микробной трансформации СН4 и в почвах

1.1. Глобальные изменения климата и парниковые газы

1.2. Микробиологические процессы и экологические

факторы формирования закиси азота в почве

1.3. Потребление СН4 почвами и метанотрофные бактерии

1.4. Заключение по главе 1.

Глава 2. Объекты и методы исследования

2.1. Сибирский эксперимент лесопосадок

2.2. Бразильский эксперимент лесопосадок.

2.3. Анализ химических свойств почв
2.4. Исследование активности микробиологических процессов
2.5 Исследование влияния температуры и влажности
почв на процессы минерализации и денитрификации
2.6 Влияние лесовосстановления и лесообразующих видов на активность окисления СН4 и состав почвенных метанотрофов
2.7. Изучение фракционирования изотопов в Ы
2.8. Использование О для определения вкладов денитрификации
и нитрификации в образование Ы.
2.9. Статистическая обработка данных.
2 Заключение по главе 2.
Глава 3. Минерализация органического вещества почв
3.1. Лесообразующие виды Сибири и активность минерализации органического вещества почвы
3.2. Влияние лесовосстановления на минерализацию органического вещества почвы
3.3. Виды древесных растений Центральной Амазонии Бразилия
и активность микробиологических процессов в почве.
3.4 Активность микробиологических процессов в лесных почвах
как функция температуры и влажности почв
3.5. Заключение по главе 3
Глава 4. Потребление метана лесными почвами
4.1. Влияние лесообразующих видов на потребление атмосферного метана почвами и сообщество почвенных метанотрофов.
4.2. Влияние лесовосстановления на активность потребления
СН4 почвами, биомассу и состав метанотрофов.
4.3. Заключение по главе 4
Глава 5. Образование и потребление 1Ч в процессе денитрификации
5.1. Образование и потребление Ы в почвах Сибирского эксперимента лесопосадок.
5.2. Влияние лесовосстановления на образование и
потребление .
5.3. Динамика процессов образования и потребления
под различными лесообразующими видами Сибири
5.4. Заключение по главе 5
Глава 6. Фракционирование стабильных изотопов в двух этапах процесса денитрификации образовании и потреблении
6.1. Фракционирование изотопов при образовании
6.2. Фракционирование изотопов при потреблении
6.3. Использование стабильных изотопов в атмосферной
химии и в биогеохимии.
6.4. Заключение по главе 6
Глава 7. Определение вклада денитрифицирующих и нитрифицирующих бактерий в образование с помощью изотопов кислорода ,.
7.1 Теоретические предпосылки использования 0.
7.2. Определение максимального включения 0 при
денитрификации
7.3 Влияние лесообразующих видов на образование С и .
7.4. Динамика содержания 0 в образующейся .
7.5. Возможные ограничения нового метода
7.6. Заключение по главе 7
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Аммониймонооксигеназа, катализирующая окисление аммиака, может участвовать в гидроксилировании и ряда других субстратов, которые не обеспечивают рост нитрификаторов. Многие из них являются ингибиторами окисления аммония. С другой стороны известно, что монооксигеназы метаноокисляющих бактерий катализируют окисление не только метана, но также 3 и ряда других соединений , , . Лвтотрофныс нитрифицирующие бактерии представлены довольно ограниченными по видовому разнообразию группами первая из них бактерии родов ii, i распространены в почвах и i в морях катализирует окисление аммония до нитритов и вторая группа i в почвах и ii, ii в морях окисление нитритов в нитраты , , . Окисление аммония является стадией, лимитирующей скорость автотрофной нитрификации, и по этой причине исследования последних ле в большей мере были сконцентрированы на аммонийокисляющих, чем на нитритокисляющих бакгериях. Все известные почвенные аммонийокисляющие бактерии принадлежат к одной монофилитической руппе в i и согласно принятой в настоящее время классификации в ней признаются только два рода ii и i Кондратьева, . В то же время бактерии рода i, осуществляющие окисление аммония в морях, относятся к уподклассу i. i уподкласс i, ii 6подкласс i и ii отдельный филум i. Среди нитритокисляющих бактерий только представители i обнаружены в почвах, а распространение других родов этих бактерий не исследовано. Помимо автотрофной нитрификации, описанной выше, различают еще и гетеротрофную нитрификацию Кураков с соавт. Гетеротрофные микроорганизмы способны окислять не только соли аммония, по и азот различных органических соединений с образованием широкого спектра соединений гидроксиламина ЫН2ОН, аминооксимов 3, гидроксамовых кислот 2, нитрозосоеди нений 2, нитросоединений 2, нитритов и нитратов. В почвах одними из наиболее активных членов гетеротрофного нитрифицирующего сообщества являются микроскопические грибы Сорокин, . При этом для гетеротрофов этот процесс не является энергодающим и не связан непосредственно с клеточным ростом, вследствие чего нитрифицирующая активность у них значительно ниже, чем у автотрофных нитрифицирующих бактерий. КШЬат, . Сведения о соотношении автотрофной и гетеротрофной нитрификации в почвах естественных биоценозов немногочисленны и противоречивы. Ряд исследователей на основе нескольких подходов блокирование активности автотрофных нитрифицирующих бактерий ацетиленом, применение антибиотиков, внесение в почву меченого аммонийного азота для выяснения источника окисляемого азота показали, что гетеротрофная нитрификация преобладала над автотрофной в горных лесных почвах 8сЫте1 с а Однако авторы инкубировали не образцы почвы как таковые, а почвенную суспензию, что могло существенно повлиять на соотношение активности автотрофной и гетеротрофной нитрификации. Кураков с соавт. Ряд исследователей оценили вклад гетеротрофов в 8 в зависимости от типа почвы и внесения в них органических субстратов. i v. Крайне противоречивые оценки природы нитрифицирующих агентов имеются для наиболее изученных кислых почв под хвойными лесами. Существуют сообщения как об автотрофной природе нитрификации . . Провести обобщение результатов выполненных работ сложно, так как в них использовали различные приемы и ограниченное число почв. При рН4 биологическое образование азотистой кислоты невозможно, так как происходит азотирование азотистых соединений Кондратьева, , i, . Оптимальное значение для нитрифицирующих бактерий чаще всего 7,58,0. При значениях среды ниже 5,8 и выше 9,0 рост культур обычно не наблюдается, хотя есть данные о присутствии этих микроорганизмов в кислых почвах с до 4,0. Оптимальными условиями для нитрификации в почвах являются следующие параметры 78, температура С, влажность ППВ и внесение 00 мкг 4 почвы.